Текст уведомления здесь

В Сколково предложили новый способ синтеза катодов для литий-ионных батарей

Он позволит точно соблюдать пропорцию между кобальтом и никелем.
Добавить в закладки
Комментарии

Химики из Сколково вместе с американскими коллегами нашли новый метод получения смешанного оксида LiCo0.5Ni0.5O2 — материала для катодов литий-ионных батарей. Предложенный ими синтез из комплекса, содержащего сразу все три металла, одновременно прост в исполнении и позволяет получить максимально чистый продукт. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Science.

Литий-ионные батареи — основной источник питания для телефонов и ноутбуков. Переносчиками заряда в таких батареях служат ионы лития. Когда батарея накапливает энергию (заряжается), литий покидает катод и сквозь пропитанный электролитом сепаратор движется к аноду. В процессе разрядки происходит обратное движение: ионы возвращаются на катод и занимают свои позиции в кристаллической решетке.

В качестве катодного материала часто используют слоистый смешанный оксид LiCoO2. Чтобы улучшить характеристики катода — емкость и число циклов перезарядки, можно, например, заменить половину кобальта на никель. Но получить такой материал (с формулой LiCo0.5Ni0.5O2) оказалось непросто: часто в процессе синтеза соотношение между содержанием разных металлов нарушалось, что изменяло и свойства будущего катода.

Российские и американские химики придумали остроумное решение этой проблемы. Они синтезировали LiCo0.5Ni0.5O2 напрямую из комплексной соли Li2CoNi(tbaoac)6, которая уже содержит все три металла в нужных пропорциях. Сначала был получен сам комплекс осаждением из растворов, затем его прокалили при температуре 450 градусов по Цельсию и получили бурый порошок LiCo0.5Ni0.5O2. Это первый случай, когда удалось провести синтез в таких «мягких» условиях. Ранее ученым приходилось использовать температуры в 700 градусов по Цельсию и выше. Анализ продукта разными рентгеновскими методами показал, что соотношение металлов в нем точно соответствуют формуле.

В процессе работы ученые решили еще одну задачу, менее важную в прикладном смысле, но не менее красивую: они точно определили состав промежуточного комплекса Li2CoNi(tbaoac)6. Дело в том, что в состав этого вещества входят кобальт и никель — соседи по таблице Менделеева, имеющие схожие свойства (их молекулярные массы и вовсе почти не отличаются — у кобальта 58,9, а у никеля 58,7). Различить их традиционными методами анализа не получалось. Поэтому авторы синтезировали два аналогичных комплекса, в которые ввели магний: в первый комплекс — вместо никеля, а во второй — вместо кобальта. Этот металл сильно отличается по своим свойствам от кобальта и никеля, поэтому комплексы было легче анализировать.

Также были проведены теоретические расчеты стабильности всех комплексов. В итоге ученые пришли к выводу, что их Li2CoNi(tbaoac)6 на самом деле представляет собой смесь трех веществ: собственно Li2CoNi(tbaoac)6 и двух биметаллических солей — Li2Ni2(tbaoac)6 и Li2Co2(tbaoac)6. Тем не менее такой сложный состав не мешает получить из него катодный материал высокого качества и чистоты.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы